采用 3D 金屬打印技術(shù)按需為飲料行業(yè)提供備件

南極熊想請(qǐng)讀者思考一下：金屬3D打印與汽水瓶子的生產(chǎn)，會(huì)有什么關(guān)系嗎？后者實(shí)在太傳統(tǒng)太成熟了。

如今，越來(lái)越多的3D 金屬打印用戶通過(guò)采用增材制造技術(shù)開(kāi)辟出了更多新的應(yīng)用可能。3D 設(shè)計(jì)創(chuàng)造的全新產(chǎn)品解決方案為生產(chǎn)制造和物流理念帶來(lái)了全新的概念。據(jù)南極熊了解，來(lái)自德國(guó)的不銹鋼部件生產(chǎn)專家Jung & Co. Gerätebau 公司，因采用增材制造技術(shù)應(yīng)用于飲料灌裝生產(chǎn)，從而可以更快速度地為其提供產(chǎn)品備件。

據(jù)了解，Jung& Co.公司是加工不銹鋼/合金、各種鋁合金或鈦等金屬材料的生產(chǎn)專家。擁有材料學(xué)方面最專業(yè)的技術(shù)知識(shí)、最先進(jìn)的 CNC 機(jī)床以及最專業(yè)的顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)。其業(yè)務(wù)范圍覆蓋飲料和食品行業(yè)、醫(yī)藥和化工技術(shù)、設(shè)備制造、航空以及化石燃料提取行業(yè)等。該公司的核心業(yè)務(wù)之一就是為飲料灌裝設(shè)備制造不銹鋼備件。

連續(xù)使用中的飲料灌裝設(shè)備

具備高可用性和靈活性對(duì)于飲料行業(yè)的灌裝設(shè)備來(lái)說(shuō)非常重要，因?yàn)樗�必須能夠灌裝各種大小的瓶或罐。灌裝設(shè)備的任務(wù)包括：對(duì)瓶或罐進(jìn)行灌裝、封口，最后輸送到后處理站點(diǎn)。根據(jù)食品法，灌裝設(shè)備最重要的要求就是要保證清潔和衛(wèi)生。因此，不銹鋼是這個(gè)行業(yè)優(yōu)先選擇的材料。

對(duì)于飲料業(yè)的灌裝設(shè)備來(lái)說(shuō)，每小時(shí)高達(dá) 40,000 – 80,000 瓶或罐的生產(chǎn)速度并不是什么罕見(jiàn)的事。這個(gè)行業(yè)以速度“為生”。一旦停機(jī)，經(jīng)濟(jì)性就將大打折扣。查找故障、申購(gòu)備件、發(fā)貨和安裝——最壞情況下這些可能需要好幾天，交易中還可能出現(xiàn)交貨延遲。根據(jù)整條灌裝線的規(guī)模和灌裝能力，每小時(shí)的生產(chǎn)損失可達(dá)到約 4,000 歐元至約 30,000歐元。而有時(shí)，灌裝商不得已將生產(chǎn)轉(zhuǎn)向其它灌裝線時(shí)，還必須根據(jù)容器對(duì)其生產(chǎn)線進(jìn)行調(diào)整。這些對(duì)于生產(chǎn)經(jīng)理和所有員工來(lái)說(shuō)，都是極力想要避免的緊急狀況。

減少組件中的部件并提高可用性

公司很早就和 3D打印技術(shù)先驅(qū) Concept Laser 合作，進(jìn)行不銹鋼激光熔融的 Thomas Lehmann先生非常清楚3D金屬打印的優(yōu)勢(shì)：增材制造解決方案意味著在保證 CAD 設(shè)計(jì)符合工藝要求的同時(shí)，還留有很高的幾何自由度。此外，部件或整個(gè)組件都可采用一步到位的方案出現(xiàn)。 如果灌裝商需要新的罐灌裝閥，完全可以根據(jù) CAD 數(shù)據(jù)盡快制造出該部件供客戶安裝，從而大幅縮短停機(jī)時(shí)間。

并且為飲料灌裝機(jī)制造備件是Jung& Co.公司的核心業(yè)務(wù)之一。如剛才所述的罐灌裝閥，組件中很多都不是標(biāo)準(zhǔn)部件，而是客戶定制的解決方案。采用傳統(tǒng)方法制造時(shí)，因該組件由七個(gè)采用了1.4404 不銹鋼制成的部件組成，因此還需要增添必要的密封件。生產(chǎn)過(guò)程中，首先必須在 CNC 機(jī)床上通過(guò)銑削或車(chē)削精密切削出這些不銹鋼部件，然后手動(dòng)進(jìn)行裝配。接著將組件放入倉(cāng)庫(kù)，以便 – 為了以防萬(wàn)一 – 能夠快速反應(yīng)并讓灌裝設(shè)備重新起動(dòng)。

新的部件解決方案和高可重復(fù)性

盡管如此，在增材制造生產(chǎn)的過(guò)程中，組件開(kāi)發(fā)仍是一項(xiàng)小壯舉。高動(dòng)態(tài)性灌裝機(jī)的負(fù)載要求是很高的，因此罐灌裝閥需要經(jīng)過(guò)密集的負(fù)載測(cè)試。此外，還需要進(jìn)行拓?fù)鋬?yōu)化和設(shè)計(jì)調(diào)整以及精加工成本和零件應(yīng)力消除調(diào)查。 Thomas Lehmann先生說(shuō)：“部件開(kāi)發(fā)是一個(gè)激動(dòng)人心的過(guò)程。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，會(huì)開(kāi)辟出一條新的、有針對(duì)性的路徑。成品 3D 部件不僅看起來(lái)與傳統(tǒng)的不同，還會(huì)輕約 35 %。大多數(shù)情況下，重量減輕可能比這一比例還要多�！�

根據(jù)Jung & Co. 提供的信息，采用增材制造法所創(chuàng)造的可能性是多層次的：可以引入輕量化方法或進(jìn)行功能集成，例如冷卻、回火或傳感器；可以進(jìn)行混合制造，這一方法具有非常重要的意義；高度的可重復(fù)性，一旦過(guò)程參數(shù)確定，即可確保質(zhì)量水平（包括隨附文檔）始終如一。Thomas Lehmann先生介紹說(shuō)：“3D 金屬打印的許多方面都需要在與客戶洽談時(shí)，進(jìn)行準(zhǔn)確的性能要求分析。只有通過(guò)對(duì)話才能獲得符合工藝要求的解決辦法，形成能夠讓部件性能比以前更強(qiáng)大的新解決方案。成本方面則最終決定了零件的性能和供貨的速度�！�

Jung & Co. 對(duì) 3D 金屬打印的展望

據(jù)南極熊了解到，從2015 年起，增材制造法就對(duì)Jung & Co. 的CNC 制造業(yè)務(wù)進(jìn)行了補(bǔ)充。目前，該公司已采用 Concept Laser 帶有 2 x 400 W 激光源的 M2 cusing Multilaser 進(jìn)行增材制造生產(chǎn)。因?yàn)樾枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，擴(kuò)大制造規(guī)模已勢(shì)在必行�！拔覀儗�(duì) 3D 打印金屬部件的需求預(yù)計(jì)將保持穩(wěn)步的增長(zhǎng)。因此，能夠讓我們的員工，尤其是實(shí)習(xí)生們熟悉這項(xiàng)新技術(shù)，是一件讓我非常高興的事情。”Thomas Lehmann表示：“作為一家中型企業(yè)，獲取的專業(yè)知識(shí)在客戶洽談中始終都是重要的論據(jù)�！痹霾闹圃煲褳轱嬃闲袠I(yè)灌裝設(shè)備備件開(kāi)啟了一系列的美好前景。

南極熊看來(lái)，3d打印融入制造業(yè)是不可阻擋的趨勢(shì)，3d打印技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決額人們的個(gè)性化需求，而且也為現(xiàn)有的制造體系注入了新鮮的血液，又讓制造業(yè)活出了“第二春”。